介质氨氮吸附定量理论研究与实践

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1、中南林学院硕士学位论文介质氨氮吸附定量理论研究与实践姓名：雷电申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：吴晓芙;胡曰利20050608摘要我国人均水资源拥有量少，水质污染严重，而水处理设施落后，污水的处理效率低。从我国国情出发，发展低建设费用，低运行成本、低维持技术，二次污染物排放少的新型污水处理技术必将成为解决我国水污染问题的重要途径。在水处理领域，以自然为基础，利用太阳能和生物体的污水治理技术正逐渐替代高度机械化和高能耗的污水治理技术。自然污水处理系统的典型代表——人工湿地污水处理系统符合上述“三低一少”技术的

2、标准。在人工湿地的去N除P工艺中，填料的选择是核心技术，而填料的定量是重要的设计基础。但目前应用中水相浓度和介质用量对污染物去除率影响的评价多为实验室实测的结果，或是靠经验值设计人工湿地的填料用量，没有从理论和适用技术上解决填料吸附量g与污质起始浓度已和填料甩量％的函数关系以及相关参数的测定问题，因此在定量时具有极大的盲目性，填料计算的误差会直接影响到人工湿地的建设和运行成本的核算和处理后出水的质量。因此寻求一种科学的填料定量方法成为本课题的研究重点。针对上述问题，本研究选择了蛭石、人造沸石和732型阳离子交换树脂

3、进行氨氮的静态和动态的吸附试验。并进一步检验了蛭石和人造沸石在实际生活污水处理中去除氨氮和COD的可行性。研究结果为：』、基于平衡时吸附量Q与平衡时氨氮浓度C和介质吸附势P成正比的假设，以及“介质浓度％趋向无穷大，单位介质平衡吸附量玑趋向于零，吸附极值Qk趋向于氨氮起始浓度CD；C。趋向无穷大，q。趋向于单位介质吸附容量q。，Qk趋向于Woq。”的原理建立的等温吸附通式方程Qe=rVoqmCo仃qmKw+Wo向。．彩+C晓7在描述氨氮吸附过程时具有很高精确度。z理论通式含有两个基本特征参数：饱和吸附容量gm和介质系

4、数K旷，Kw代表介质对吸附离子的亲和力。基于理论通式采用曲线拟合法分别求出蛭石、人造沸石、732型阳离子交换树脂的饱和吸附容量q。为22、45、60mg／g，介质吸附系数‰为15．5、8、69／L,了、在通式的基础上针对低。区间提出了吸附简式方程Qe=WoqmCo玎q，(Kw+Ⅳ幼+Col，并给出Co／q。Ⅸ舻+Wo)≤0．05作为简式应用的判别式，结果显示判别式具有很高的精确性。4、三种介质的氨氮吸附量q与时间t的动态关系遵循q=Mt／(Kl+O方程。动态吸附的上限值吖为平衡吸附量岱，该方程与q=q。t／(Kt+

5、O等效。时间系数局不是常数，其与起始浓度o、介质用量％及q。均成反相关；模拟结果得出其表达式为：墨=72419／[1r+％‰一列+Col=72419／(Kc+co)。5、基于平衡吸附量通式与动态吸附方程初步建立了介质氨氮吸附设计的概念模型。6、实际生活污水处理中，由于污染物成分复杂，悬浮物覆盖吸附位，共存阳离子竞争吸附位，导致实际去除率下降，实测去除率均比理论去除率要小。人造沸石吸附容量很大，用量越大，受到的影响就越小。利用理论式能很好的预测人造沸石对氨氮的去除率。7、污水氨氮浓度为28．5mg／L，介质用量为59

6、时，出水氨氮浓度能达城镇污水处理厂污染物排放标准(GBl_8918-2002)一级标准。8，在本试验条件下，氨氮去除率达到80％左右时，蛭石和人造沸石的用量大约分别为2009／L和509／L。蛭石用量远多于人造沸石。但在实际应用中，综合处理效果与建设成本问题，蛭石仍然具有广阔的应用前景。9、进水COD浓度为235．38mg／L时，为使出水浓度在100mg／L以下，需要的蛭石浓度为3009／L。z0、吸附时间的延长对COD吸附有利，在前30分钟，吸附速率很快，随着吸附时间的延长，其对COD的吸附速率曲线趋于平缓。试验

7、证明选用介质对COD吸附也遵循q=Mt／(Kt+O方程，理论方程预测达到精确度要求。关键词：介质；NH卜N；吸附容量；浓度系数；介质系数；吸附理论通式；简式判别式IIABSTRACTChinanotonlyhasfewamountwaterresourceofperperson，butalsohasbeenpollutedquitebadly,andbehindhandwatertreatmentfacilitiesandlowefficiencyofsewagedisposal．Inthisdevelopingc

8、ountry,theimportantapproachtosolveproblemofwaterpollutionisseekinganddevelopingasuitableinnovativeprocesswhichmustprovidemulti-benefitincludinghighefficiency,lowenergy,andlowoperat